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Corrallare il cosmo nel Corridoio Infinito
Come il display Infinite Solar System del MIT porta l'universo sulla Terra. 24 ottobre 2019
Studente in piedi in corridoio guardando pianeti modello e targhe informative sulla parete giulia david
A volte i numeri ostacolano la nostra comprensione. Anche se potrebbe sembrare una strana affermazione proveniente da un professore del MIT, sono convinto che sia vero, specialmente quando si tratta delle vaste dimensioni dello spazio o delle nanodimensioni degli atomi. Il nostro cervello umano sembra più adatto per cogliere il tipo di distanze che un cacciatore-raccoglitore potrebbe percorrere in un giorno o in poche settimane. Un cielo notturno stellato sembra puntini di luce incisi su una sfera di cristallo, ed è del tutto impossibile discernere a occhio quanto sia alta la luna o quanto lontano il sole. Ma non sentirti male. Ci sono voluti secoli di travagli da parte degli antichi greci e artisti del calibro di Copernico, Galileo, Keplero, Newton, Einstein, Leavitt, Hubble, Hawking, Guth e Rubin per descrivere il funzionamento e l'origine del nostro universo. Fortunatamente per i nostri studenti laureati e per le loro carriere, quel compito è tutt'altro che finito.
Quando la nostra dimensione umana ci viene meno, ci nascondiamo dietro i numeri. Impugniamo la notazione scientifica come una spada che ci impedisce di dover ammettere la nostra inadeguatezza. Chi di noi può concettualizzare le 6,02 × 1023 molecole di acqua in un sorso di caffè? Ma gli astronomi hanno anche peggio. Hanno a che fare con unità insondabili che coinvolgono sia lo spazio che il tempo, sotto forma di anni luce, spesso con una tazza piena di caffè in mano. Sembra confortante dire che la stella più vicina dista solo 4,2 anni luce, poiché ciò maschera il fatto che stiamo davvero parlando di 3,9 × 1013 chilometri. Ma si pensa che l'intero universo osservabile si estenda a 93 miliardi di anni luce, o un incomprensibile Avogadro come 8,8 × 1023 km.
Come astronomo professionista ho ammesso di essere umano molto tempo fa, decidendo di attenermi al nostro accogliente sistema solare, dove le distanze sono misurate in minuti luce (8,3 minuti perché la luce viaggi dal sole alla Terra) e ore luce (circa cinque dal sole al pianeta nano Plutone).
Immagini del professor Richard Binzel Boston Globe/Getty
Nel mio primo anno di insegnamento introduttivo alle scienze planetarie (12.400, Il sistema solare), volevo dare ai miei studenti un vero senso della scala del cosmo. Pertanto, per decenni, ho posto una semplice domanda come Set di problemi n. 1:
Se l'intervallo del nostro sistema solare dal Sole a Plutone viene scalato alla lunghezza del Corridoio Infinito, quanto è grande il Sole e quanto è lontana la Terra?
Rifletti un momento su questa domanda prima di procedere di seguito. Quanto è buono il tuo intuito?
La gratificazione è arrivata ogni semestre nel vedere lo stupore sui volti degli studenti per il fatto che la matematica rivela che il sole ha le dimensioni di una pallina da golf, con la Terra a un minuscolo BB a soli cinque metri (16 piedi) di distanza. (Umiliante dato che la lunghezza complessiva del Corridoio Infinito è di 200 metri.) Quando ci rendiamo conto che gli eroici risultati del Progetto Apollo ci hanno portato a solo mezzo pollice (!) di distanza dalla Terra per raggiungere la luna, la sfida scoraggiante di inviare umani a Marte (al suo più vicino tre metri di distanza) diventa chiaro.
Non così sottilmente, ho suggerito alla classe di ogni anno che trucco celestiale dall'oggi al domani sarebbe stato effettivamente impostare un tale modello in scala. Non ottenendo acquirenti, alla fine sono ricorso a segnarlo di nascosto da solo con un lungo metro a nastro e segni di gesso blu lungo la modanatura del pavimento degli edifici 7, 3, 10, 4 e 8. Stando lì e osservando il nostro intero sistema solare nel la tranquilla distesa (4 del mattino) del Corridoio Infinito era grandiosa come un Eureka! momento come nessun altro della mia carriera scientifica: mi sono reso conto di essere incappato in un incredibile strumento pedagogico per ragazzi di tutte le età.
Nonostante il mio entusiasmo, è stato più facile a dirsi che a farsi spiegare come una rappresentazione artistica dei pianeti potesse essere combinata con l'architettura degli edifici principali del MIT per diventare uno strumento didattico per la scienza. Ma alla fine, con il supporto di Mike Sipser e Heather Williams, il preside e assistente del preside della School of Science, e l'esperienza del pianificatore senior del campus Todd Robinson e del guru della modellazione planetaria del Lincoln Lab Arthur Lue, l'installazione ha preso vita. Opportunamente, abbiamo aperto la mostra il 9 novembre 2018, in concomitanza con il MIThenge dello scorso autunno, il fenomeno semestrale in cui l'universo si allinea con l'Istituto mentre il sole al tramonto splende lungo il corridoio. Quell'effetto cosmico è più pronunciato al terzo piano, quindi abbiamo installato la mostra lì.
Non c'è niente di nuovo in un modello in scala del sistema solare. Puoi trovarne uno al Boston Museum of Science e nel National Mall. Questi modelli, tuttavia, sono su scala cittadina e richiedono uno sforzo dedicato per attraversarli. La scala all'interno del Corridoio Infinito funziona particolarmente bene perché è uno spazio familiare visibilmente delimitato su entrambe le estremità da finestre. Indipendentemente da dove ti trovi nella tua esplorazione, uno sguardo in ogni direzione fornisce un contesto per quanto sei arrivato lontano e cosa resta da fare. Inoltre, l'intero viaggio richiede solo pochi minuti della propria attenzione, una risorsa limitata per tutti noi nelle nostre vite superconnesse.
La mia speranza è che ogni membro della comunità del MIT faccia almeno una volta un viaggio contemplativo lungo il terzo piano dell'Infinito, a partire dalla Lobby 7 e attraverso l'Edificio 8. La riduzione di scala del Sistema Solare Infinito, utilizzando un divisore di 30 miliardi (3 × 1010 ), riduce la velocità della luce al passo di una lumaca di un centimetro al secondo. Un passo normale dal sole a Plutone (in cinque minuti, non cinque ore) offre agli osservatori la possibilità di una vita di superare la luce e provare il brivido della velocità di curvatura.
Guardare verso il sole da Plutone e considerare le dimensioni della Terra, e noi stessi come nano-macchietti su di essa, è umiliante. Ad esempio, la precisione di navigazione richiesta per la navicella spaziale New Horizons della NASA per arrivare sul bersaglio per il sorvolo di Plutone del 2015 era (su questa scala) più fine di un capello umano. La nostra creazione più lontana, Voyager 1, ha lasciato il nostro sistema solare e su larga scala sta attualmente superando la soglia dei 300 smoot nel suo viaggio verso lo spazio profondo di Back Bay. Se estendiamo ulteriormente lo sguardo, la stella più vicina, Proxima Centauri, è solo alla distanza di Chicago su questa scala, una distanza fattibile da attraversare se si considerano le migrazioni di lunghezza continentale raggiunte dai nostri primi antenati umani. Quelle migrazioni preistoriche erano odissea di curiosità e sopravvivenza, proprio come potrebbe essere un giorno il nostro viaggio verso le stelle. Abbastanza da considerare durante la passeggiata per pranzare lungo il Corridoio Infinito.
Richard P. Binzel è un professore di scienze planetarie e ingegneria aerospaziale e un MacVicar Faculty Fellow. Ha inventato la scala Torino, che classifica il rischio di impatto di oggetti vicini alla Terra, e ha servito per 20 anni come membro del team scientifico della missione New Horizons della NASA su Plutone. L'asteroide numero 2873 porta il suo nome.